印度項(xiàng)目汽包傾斜吊裝及水平滑移方案研究

李 強(qiáng)

（深圳山東核電工程有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518001）

0 引言

印度蘭吉加爾項(xiàng)目是深圳山東核電公司開拓國(guó)際市場(chǎng)的首次嘗試，項(xiàng)目位于印度奧瑞薩邦卡拉罕地地區(qū)，是印度最貧困、條件最差的地區(qū)之一，施工資源匱乏，交通不便。面對(duì)項(xiàng)目執(zhí)行過程諸多的困難和風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目部科學(xué)管理，認(rèn)真策劃，保證項(xiàng)目平穩(wěn)順利向前推進(jìn)。

1 印度項(xiàng)目汽包吊裝所面臨的問題及應(yīng)對(duì)措施

考慮到印度分包商能力有限且當(dāng)?shù)厥┕べY源匱乏，鋼結(jié)構(gòu)吊裝初期，施工處就要求分包商盡快確定吊裝方案，購(gòu)置吊裝用具。但是，直到大板梁吊裝前20天，他們依然沒有拿出切實(shí)可行的方案，最后分包商提出雇傭?qū)ｉT的汽包吊裝隊(duì)伍采用液壓提升法吊裝汽包，但印度境內(nèi)確定吊裝分包商、分包商人員和機(jī)具到場(chǎng)的周期要1個(gè)月，到場(chǎng)后安裝和調(diào)試機(jī)具需要10天，吊裝時(shí)間2天。即順利情況下也需要近一個(gè)半月時(shí)間才能完成汽包吊裝工作。

由于業(yè)主移交場(chǎng)地推遲近3個(gè)月，總體工期延期，業(yè)主高層對(duì)里程碑工期格外關(guān)注，多次開會(huì)要求我方能夠在大板梁吊裝完成后的一周內(nèi)完成汽包吊裝，給我方施加了巨大的壓力。我方現(xiàn)場(chǎng)沒有足夠的機(jī)械、材料、工具。

針對(duì)上述不利因素，施工處及時(shí)調(diào)整思路，決定放棄分包商吊裝方案，由施工處組織技術(shù)力量論證后制定切實(shí)可行的新方案；同時(shí)與業(yè)主協(xié)調(diào)由業(yè)主提供吊裝用臨時(shí)梁材料，節(jié)省材料購(gòu)買時(shí)間和費(fèi)用，力爭(zhēng)按期完成汽包吊裝。

2 方案實(shí)施

2.1 總體方案

汽包重量83 987 kg，內(nèi)部裝置6 462 kg，外形尺寸φ1 848 mm×14 928 mm，采用兩套φ160 mm的吊掛裝置懸吊，安裝標(biāo)高EL.42 641 mm，鍋爐鋼架中間跨距為13 m。方案確定采用兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)抬吊的方式進(jìn)行。汽包吊裝采用爐內(nèi)傾斜起吊，最大傾斜角度為40°，爐右側(cè)為提升過程中汽包高端。在標(biāo)高EL.36 900 mm（低端）調(diào)平，再通過水平向爐前牽引，最后垂直提升到安裝位置并穿裝吊桿。

2.2 起吊設(shè)施布置

起吊設(shè)施包括2臺(tái)10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)、1臺(tái)5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)、1根滑道梁、2套100 t滑輪組、2套100 t吊鉤、2套20 t單滑輪、3套10 t單滑輪，圖1所示。

滑移軌道與支墊槽鋼焊接固定并布置在爐頂梁PM1、PM2，布置到位后，在前后方用5 t倒鏈固定好（圖2）。汽包傾斜起吊造成重心偏移，需在爐左布置溜放系統(tǒng)，5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)布置在零米，并在爐頂布置導(dǎo)向滑輪將鋼繩返下。零米卷?yè)P(yáng)機(jī)布置要保證出繩與滾筒軸線垂直，卷?yè)P(yáng)機(jī)固定采用鋼絲繩。汽包吊桿在零米用卡具固定在汽包上，并與汽包一起提升。

圖1 起吊卷?yè)P(yáng)機(jī)及側(cè)牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)零米布置圖

圖2 爐頂滑道梁布置圖

2.3 試吊檢查

將鍋筒提離地面1 m高再落下，反復(fù)進(jìn)行3次，注意監(jiān)護(hù)爐頂各承重梁變形情況以及起吊設(shè)施運(yùn)行狀況，情況正常開始正式吊裝。

2.4 汽包吊裝

同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，抬吊汽包離開支座500 mm，右側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)繼續(xù)起升，左側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)間歇起升，在汽包右側(cè)接近標(biāo)高EL.9 000 mm橫梁時(shí)，啟動(dòng)左側(cè)溜放系統(tǒng)，使汽包右側(cè)順利通過橫梁。

避開橫梁后繼續(xù)起升使汽包繼續(xù)傾斜，直至汽包軸線與水平面夾角40°為止。在整個(gè)傾斜過程中，汽包左端應(yīng)保持離地面200～300 mm的距離。

同時(shí)開啟兩卷?yè)P(yáng)機(jī)，使汽包保持軸線與水平面夾角40°起升，在通過標(biāo)高EL.18 500 mm、EL.27 900 mm、EL.36 900 mm時(shí)使用溜放系統(tǒng)使汽包順利避開鋼架橫梁。

汽包右端接近標(biāo)高EL.44 900 mm時(shí)，右側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)停止，啟動(dòng)左側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)使汽包順利通過標(biāo)高EL.36 900 mm橫梁，必要時(shí)右側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)配合起落。

汽包左側(cè)通過標(biāo)高EL.36 900 mm橫梁后，左側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)繼續(xù)提升，右側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)配合使汽包調(diào)平。然后同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)使汽包到就位標(biāo)高。

使用3個(gè)5 t倒鏈拖拉使汽包平移2.5 m到就位位置。

汽包到位后，用M125塔吊配合穿裝汽包吊桿。

起吊設(shè)施拆除。用鋼絲繩、葫蘆將滑輪組的吊鉤掛在定滑輪吊架上，拆除滑輪組死頭繩卡，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)收繩。隨后拆除定滑輪、吊鉤、吊架、卷?yè)P(yáng)機(jī)等設(shè)施。

3 受力情況分析

3.1 汽包傾斜起吊時(shí)起升系統(tǒng)受力情況

汽包傾斜起吊時(shí)，抬高的一端（即汽包右端）受力較大，汽包重心向爐右偏移，右端提升裝置承重量和重心偏移量隨傾角和提升高度的增加而增大，圖3所示。

當(dāng)汽包保持40°的傾角時(shí)，即汽包右端標(biāo)高為EL.44 000 mm時(shí)，汽包重心偏移量達(dá)到最大值Uc，爐右起升裝置受力也達(dá)到最大值Tmax。

圖3 汽包起吊受力

圖4 滑道梁受力分析

抬高一端受力F2=64.1 t，重心向爐右偏移Uc=1.35 m。

卷?yè)P(yáng)機(jī)跑頭拉力

式中：Q為吊物重量，Q=1.1×64 100=70 510 kgf；E為單滑輪摩擦系數(shù)，1.04；n為滑輪組有效分支數(shù)，18。

卷?yè)P(yáng)機(jī)繩安全倍數(shù)：34 200/5 569.8=6.14

3.2 起吊時(shí)爐左溜放系統(tǒng)受力情況

汽包右端接近標(biāo)高EL.9 000 mm橫梁時(shí)，左端保持離地狀態(tài)，這時(shí)汽包軸線與水平面夾角為30°，需將汽包重心向左端拖移0.8 m，以繞過橫梁。

根據(jù)力的平衡，需要一個(gè)水平向左的拖拉力F拖，考慮汽包傾斜起吊后卷?yè)P(yáng)機(jī)繩有傾斜角度，力的不平衡系數(shù)取1.5

F拖=G1×（1/40）×1.5=3 448 kgf

當(dāng)汽包右端標(biāo)高接近標(biāo)高EL.36 900 mm時(shí)，汽包需最后一次向左水平牽引。

F拖=61.9×cos84°×1.5=9.7 t

3.3 定滑輪捆綁繩受力計(jì)算

定滑輪在滑道梁上采用6×19+1（鋼芯）-φ32的鋼絲繩捆綁，夾角60°，鋼絲繩捆綁6圈，12股受力。捆綁繩承力取汽包在傾斜起吊中標(biāo)高位于EL.44 000 mm時(shí)右端的受力

Q=1.1×64 100=70 510 kgf

單股鋼絲繩受力 W=1.1×（70 510/12）/Sin 60°=7 463 kgf

φ32鋼絲繩破斷拉力參考國(guó)內(nèi)數(shù)值，取608 kN。安全系數(shù)：60 800/7 463=8.15，故滿足要求。

3.4 頂板梁PM1強(qiáng)度校核

PM1梁截面尺寸為600 mm×350 mm，抗彎截面系數(shù)I=1 353 249 333 mm4，汽包作用在梁上的力為24 807㎏f，滑道梁在移動(dòng)過程中通過中心截面時(shí)，梁承受最大彎矩。

彎矩Mmax=24 807×9.807×3.4=827 159 N·m

最大彎曲應(yīng)力σ=827159×0.3×1012/1353249 333=183.4 MPa＜345 MPa×0.8，即σ＜［σ］，PM1梁強(qiáng)度滿足要求。

3.5 滑道梁強(qiáng)度校核

滑道梁采用I63b工字鋼雙拼制作，截面系數(shù)W=6 328 cm3，滑道梁受力分析（圖4）。汽包傾斜起吊，右端標(biāo)高為EL.44 000 mm時(shí)，爐右起升裝置受力也達(dá)到最大值Tmax=64.1 t。

考慮動(dòng)載及受力不均：G=1.1×64.1=70.51 t

F1=70 510×4/4.51=62537 kgf；F2=7 973 kgf

彎矩Mmax=F1×0.51=62 537×9.807×0.51=312 783 N·m

最大彎曲應(yīng)力σ=312 783×106/6 328=49.43 MPa ＜235 MPa×0.8

即σ＜［σ］，滑道梁強(qiáng)度滿足要求。

3.6 汽包連接銷軸強(qiáng)度校核

汽包偏移最大時(shí)，右端吊耳連接銷子受力達(dá)到最大值F=1.1×64 100=70 510 kgf

連接銷軸材質(zhì)為35 A，σs=315 Mpa，剪切許用應(yīng)力?。郐樱?315/1.8=175 Mpa

剪應(yīng)力τ=（G1+G2）÷2÷（πd2/4）=（91 949+5 938）×9.807÷2÷（π×0.148/4）=4 212 730 pa

τ＜［τ］，故滿足要求。

3.7 汽包平移時(shí)倒鏈?zhǔn)芰τ?jì)算

軌道滑動(dòng)摩擦系數(shù)取0.12，摩擦力

F1=（G1＋G2＋G3＋G4＋G5）×0.15=12.95 t

因卷?yè)P(yáng)機(jī)布置在零米，跑繩有向后的分力

F2=4 501×Sin13°=1 013 kgf

汽包向爐前移動(dòng)所需拉力為

F=12.95＋1=13.95 t

3.8 卷?yè)P(yáng)機(jī)、單滑輪捆綁繩強(qiáng)度校核

卷?yè)P(yáng)機(jī)、單滑輪采用6×19+1-Φ22的鋼絲繩捆綁，破斷拉力參考國(guó)內(nèi)，取287 kN，鋼絲繩角度系數(shù)取1.4；

20 t單滑輪捆綁5圈，10股受力，安全系數(shù)28.7×10/（20×1.4）=10.25；

10 t單滑輪捆綁3圈，6股受力，安全系數(shù)28.7×6/（10×1.4）=12.3；

10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)捆綁3圈，6股受力，安全系數(shù)28.7×6/（5.6×1.4）=22；

5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)捆綁3圈，6股受力，安全系數(shù)28.7×6/（5×1.4）=24.6。

4 特點(diǎn)及革新

吊裝方案的制定用時(shí)2天，起吊設(shè)施的布置用時(shí)4天，1號(hào)鍋爐汽包采用該吊裝方案于2009年6月12日用時(shí)3.5 h一次吊裝就位成功，2號(hào)鍋爐汽包于2009年8月17日用時(shí)4.5 h一次吊裝就位成功，均在規(guī)定日期內(nèi)完成業(yè)主要求的汽包吊裝里程碑點(diǎn)。

4.1 爐內(nèi)400傾斜吊裝側(cè)牽引技術(shù)

傳統(tǒng)汽包吊裝一般采用水平吊裝方式，工藝簡(jiǎn)單，吊裝平穩(wěn)省時(shí)；印度項(xiàng)目鋼架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊，無(wú)法采用水平吊裝，施工處經(jīng)反復(fù)論證，慎密計(jì)算，細(xì)致交底，在境外項(xiàng)目安裝力量薄弱，施工機(jī)械短缺情況下，大膽采用40°傾斜起吊側(cè)牽引技術(shù)并均一次吊裝成功，為后續(xù)項(xiàng)目的順利開展?fàn)幦×藭r(shí)間。

4.2 吊裝速度快，適合現(xiàn)場(chǎng)吊裝要求

按分包商提出的液壓提升方案，吊裝工作需耗時(shí)2天，加上吊裝前的設(shè)備運(yùn)輸、準(zhǔn)備工作，每臺(tái)爐保守計(jì)算需要7天，且后續(xù)汽包吊裝每次都要聯(lián)系吊裝分包商進(jìn)場(chǎng)及準(zhǔn)備，工期根本無(wú)法保證。新方案每臺(tái)汽包吊裝只需4 h左右，且起吊設(shè)施都是現(xiàn)場(chǎng)制作，后續(xù)汽包吊裝時(shí)隨時(shí)可用，將節(jié)省大量工期。

4.3 節(jié)省吊裝費(fèi)用

按分包商設(shè)想，需要引進(jìn)專業(yè)汽包吊裝隊(duì)伍，每臺(tái)汽包吊裝費(fèi)用30萬(wàn)盧比，5臺(tái)爐共計(jì)150萬(wàn)盧比。采用新方案后，節(jié)省了引進(jìn)專業(yè)吊裝隊(duì)伍的費(fèi)用。

就地取材，充分利用現(xiàn)場(chǎng)資源。吊裝需要的臨時(shí)梁為I63工字鋼雙拼、3根滑道為［28a槽鋼，長(zhǎng)度4.5 m，以及其他臨時(shí)性材料，沒有外購(gòu)，由業(yè)主提供和采用現(xiàn)場(chǎng)廢料進(jìn)行加工。吊裝用臨時(shí)材料節(jié)省費(fèi)用合計(jì)14萬(wàn)元（按4 000元/t）。

4.4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

常規(guī)吊裝中，滑動(dòng)梁為雙支撐4個(gè)支撐點(diǎn)，平移過程中摩擦力很大，必須使用搬運(yùn)小坦克。該項(xiàng)目鍋爐鋼架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，滑動(dòng)梁只有3個(gè)支撐點(diǎn)，且搬運(yùn)小坦克在印度采購(gòu)困難，周期長(zhǎng)。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，施工處經(jīng)過反復(fù)論證，采用黃油潤(rùn)滑滑動(dòng)平移，取消小坦克。雖然平移時(shí)多耗費(fèi)了部分人力和時(shí)間，但節(jié)省了采購(gòu)小坦克周期和費(fèi)用，為受熱面開工鋪平了道路。